第4节 探究焦耳定律
【教学目标】
知识与技能
1、知道电流的热效应
2、知道焦耳定律
3、知道电热的利用和防止
过程与方法
通过探究，知道电流通过导体产生的热量与什么因素有关
情感态度与价值观
1、通过学习电热的利用和危害，学会辩证地看待问题
2、通过讨论和交流培养合作学习的态度和意识
【教学重难点】
重点 焦耳定律
难点 探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关。
【导学过程】
【创设情景，引入新课】
一、导入新课
观察下面四个电器，回答问题：
（1）图中四个用电器通电时都会产生什么现象？
（2）说明电流在工作过程中消耗的电能转化成了什么能？
总结得出：电流通过导体时电能转化成热能，这个现象叫电流的热效应。
现象： 给电炉通电时，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不热。
同学们有没有考虑过这样的问题：导线和电炉丝中流过的电流相同吗？导线和电炉丝产生的热量相同吗？今天我们就一起来探讨电流经过用电器时产生的热量与什么因素有关。
【自主预习案】
一、电流的热效应
(1) 图中四个用电器通电时都会发生什么现象？这种现象叫做 。
（2）说明电流在工作过程过程中消耗的电能转化成什么形式的能了？
（3）列举你熟悉的类似的实例。
二、焦耳定律
1、电流通过导体产生的热量跟通过导体的______________成正比，跟通过导体的______________平方成正比，跟通电______________成正比。
2、Q =I2Rt，Q表示产生的______________，单位是______________；I表示通过导体的______________，单位是______________；R表示______________，单位是______________；t表示______________单位是______________，计算时单位要一致！！
3、研究焦耳定律时，采用______________法和______________法
三、电热的利用与防止
（1）电热器是利用电流的_______________制成的加热设备，如：电热水器、_______________电热毯等。
优点：清洁卫生没有环境污染、热效率高、方便控制和调节温度。
（2）电热的防止：在用电器上开散热窗、加散热片、安装_______________，都是为了_______________
【课堂探究案】
探究点1：电流通过导体产生的热量与什么因素有关？
1、提出问题
引导学生，提出问题：电流通过导体产生的热量与什么因素有关？
2、猜想
引导学生进行猜想
3、设计实验
问：要研究与多个因素是否有关时，我们得采用什么研究方法？（控制变量法）。
课件展示：
实验一、研究电流产生的热量与电阻的关系
问：①实验中要控制 相同，使 不同。②如何控制电流和通电时间相同？
③如何比较电流通过导体产生热量的多少？
引导学生讨论实验步骤
4、进行实验
5、得出结论：1、在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。
实验二、探究电流产生的热量与电流的关系
问：①实验中要控制 相同，使 不同。
②如何改变通过导体的电流？
引导学生讨论实验步骤
得出结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。
引导学生得出结论：在电流和电阻相同时，通电时间越长，产生的热量越多。
引导学生得出焦耳定律
探究点2：电功和电热
（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。?这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.
（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.?这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其他＋Q.?
（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I 2R t=；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。
例1 一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后，消耗功率66 W，问：?
（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？?
（2）电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？?
（3）如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？?
解答 （1）因为P入=IU?
所以I= A=0.3 A?
（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率?
P内=I2R=0.32×20 W=1.8 W?
电风扇正常工作时转化为机械能的功率?
P机=P入-P内=66 W-1.8 W=64.2 W?
电风扇正常工作时的效率?
η=×100%=97.3%?
(3)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻，通过电风扇的电流?
I= A=11 A?
电动机消耗的电功率?
P=IU=11×220 W=2420 W?
电动机发热功率?
P内=I2R=112×20 W=2420 W?
【当堂训练案】
1、下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（ ）
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻的电路
C．在不是纯电阻的电路中，
D．焦耳热适用于任何电路
2、一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它正常工作时，下述错误的是 （ ）
A．电动机的输出功率为U2／R B．电动机的发热功率为I2R
C．电动机的输出功率为IU-I2R D．电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R
3.下图电路中，电灯L1、L2都标有“220V，100W”；电灯L3、L4都标有“220V，40W”．将A、B两端接入电源，最暗的灯是 ( )
A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
4.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为和，可以断定( )
A.〉 B.〈 C.= D.无法确定
5、一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内（ ）
A.电炉和电动机产生的热量相同 B.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
C.电炉两端电压小于电动机两端电压 D.电炉和电动机两端电压相等
6、有一电风扇上标有“220V ,55W”，若风扇的电动机线圈电阻为8Ω，当它正常工作时：
(1).电源供给的电功率是多少？ (2).转化为风的电功率是多少？
(3).电动机的发热功率是多少？
7.一台直流电动机线圈电阻r =1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V，电动机正常工作时电压表示数100V，求电动机消耗的总功率及输出的机械功率？
课件25张PPT。第4节 探究焦耳定律义务教育教科书（沪粤版）九年级物理上册生活中的物理你知道小伟妈妈是根据什么判定的吗？生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。用手一摸电视机后盖好样的电热器生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。电暖器一、电流的热效应热水器饮水机电熨斗 电流通过导体时电能转化成热能，这个现象叫做电流的热效应。 上面这些生活中常用的电器有什么共同的特性？电饭煲电能转化为热能。热水器电热杯实质: 电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？二、探究：电流的热效应与什么因素有关[猜想与假设]1、可能与电阻有关2、可能与电流有关3、可能与通电时间有关[实验一] 探究电热与电阻的关系
应控制不变的物理量：应变化的物理量：怎样才能使两个不同的电阻有相等的电流和通电时间？将它们串联相同的电流和通电时间
电阻动画演示：电流产生的热量与哪些因素有关焦耳定律Q = I 2 R t 热量 电流 电阻 时间J A Ω S公式：意义：单位：焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 焦耳
(1818－1889)三、焦耳定律焦耳定律的理论推导 电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即: Q = W = Pt = UIt = IR It = I2Rt考考你：电炉丝和导线通过的电流相同。
为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？原因：导线电阻远小于电炉丝电阻，产生的热量少。 一根60?的电阻丝接在36V的电源上, 在5min内共产生多少热量？解：通过电阻丝的电流为：电流产生的热量为： Q=I2Rt=(0.6)2×60×5×60J=6480J例题讲解四.电热的利用和防止（1）电热的利用电热在日常生活中的应用养鸡场用电热孵化器孵出小鸡烧坏电器
导线绝缘皮老化引起火灾（2）电热的危害（3）电热的防止电视机的散热窗 电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热，使用时一定要把防尘的布罩拿开。散热设计投影仪的散热窗 1.电流的热效应
2.电热器
定义：将电能转化为内能的装置。
原理：电流的热效应。
组成：发热体由电阻率大、
熔点高的合金制成。小结定义：电流通过导体导体会发热的现象。
实质：电能转化为内能。1.电流的热效应是电流通过导体时_____转化成____的现象。 电热器是利用电流的_______制成的加热设备。电能热2.“ 在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持 _____、_____一定，用滑动变阻器改变电阻丝的电流。3.一根100Ω的电阻丝通过的电流是2A，它的电功率是___W 通电1min时产生的热量是_______J。4.电阻R1、R2串联在电路中，R1=4，R2=6，则P1:P2=_____。 Q1:Q2=______。热效应电阻时间400240002:32:3练一练5、 现有甲乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情况是（ ）
A 、甲放热多 B 、乙放热多
C 、同样多 D、无法判断
6、将一台“220V 100W”的电风扇，一个”220V 100W”的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是 （ ）
A 电烙铁 B 充电器 C 电风扇 D 一样多
BA练一练没有艰苦的学习，就没有最简单的科学发明。结束语
